内嵌墙板-钢框架抗地表变形试验研究.pdf

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1、第25卷第3期华中科技大学学报(城市科学版)VO1．25NO．32008年9月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Sep．2008内嵌墙板一钢框架抗地表变形试验研究谢伟，夏军武b(中国矿业大学a．徐海学院；b．建工学院；江苏徐州221008)摘要：本文以开放式空腹钢框架、封闭式空腹钢框架及内嵌墙板钢框架三类框架为研究对象，通过物理试验考察框架在水平拉伸地表变形和不均匀沉降作用下结构响应的变化规律。通过对三类框架局部响应和全局响应变化规律的对比研究，分析了水平构件(底梁)和内嵌墙板对

2、框架整体抗地表变形性能的影响规律和机理。分析结果表明，地表变形作用下，底梁与框架的协同工作主要在于底梁为框架提供轴向拉压刚度，而内嵌墙板与框架的协同工作主要在于墙板为框架提供抗侧刚度。由于协同工作机理不同，两种构件在不同的地表变形下对框架响应的影响程度不同，因此在不同地表变形区可通过布置不同的构件改善框架的抗地表变形性能。关键字：地表变形；钢框架；内嵌墙板；底梁；协同工作；中图分类号：TU398~．2文献标示码：A文章编号：1672—7037(2008)03—0169—03很多因素都有可能引起地表变形，近

3、百年来，型连接形式，即通过与框架构件相连的卡板和夹国内外学者对抗变形建筑物的研究等方面取得了板固定墙板的连接方式，属于刚性点式连接的方丰硕成就1-4]。随着钢结构建筑在地表变形区得以式。逐步推广及发展，对钢结构抗地表变形性能研究1．2加载方案也在积极开展中】。围护结构对钢结构性能的影响框架试件的加载包括固定荷载和地表变形作研究是钢结构性能研究领域重要方向之一。国外用两种加载。固定荷载包括梁上荷载和柱底荷载，早在19世纪50年代就对内填充墙与周边框架之前者通过框架梁四分点二集中力加载以模拟楼板间的复杂相互关

4、系进行了研究J，而国内对带填传递至梁上的恒荷载，后者用于平衡三类框架间充墙框架结构考虑的研究J冈悯0起步。的自重差。地表变形加载通过固定中柱，用千斤本文通过物理试验与数值模拟内嵌蜂巢夹芯顶对边柱基础施加，其中水平拉伸变形采用荷载复合墙板的钢框架的抗地表变形性能进行研究，控制，不均匀沉降采用位移控制，具体方式见表1。这是对上述两大研究领域的丰富和发展。物理试验采用的加载装置图示如图2。表1地表变形加载方案1物理试验方案1．1试件设计研究的对象为典型单层两跨横向钢框架，层俯视图高3．3m，跨度6．0m，梁柱节

5、点为刚性节点，节点域设加劲肋，柱脚与基础刚性连接。物理试验试件尺寸对原型框架进行1：3缩比，共分三组，分别为：①开放式框架．KFkj(无底梁且未内嵌墙板)；②封闭式框架．FBki(有底梁未内嵌墙板)；③内嵌墙板框架一WAkj(有底梁且内嵌墙板)。其中蜂巢B柱C柱夹芯复合墙板与框架构件的连接采用笔者I仁请的试验装置正视图发明专利“钢结构建筑物抗震抗变形双重保护方图l物理试验装置法与结构”(申请号200710020273．2)中提出的新收稿日期：2008—03—05作者简介：谢伟(1983一)，，川成郜人，助

6、教，硕士，研究方向为钢结构、地表变形区建筑物加固与保护，x—w163@l63．tom。基金项目：国家自然科学基金(50774081)；“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2006BAJ14B07；2006BAJDA08)。·170·华中科技大学学报(城市科学版)2008年gg＼Q越4332框2l架1变0化的速率远远低于开放式框架，可见墙板2试验结果分析O5O50505O和底梁的影响效应明显。就变化趋势而言，开放式框架与内嵌墙板框架变化趋势一致，封闭式则通过物理试验得到框架在地表变形作用下的与之相反。附加响

7、应，并将三类框架附加响应作对比分析，2．1_3墙板附加应变分析讨论底梁构件和内嵌墙板对框架响应的影响。图4给出了水平拉伸变形过程中边柱端底部2．1水平拉伸变形试验结果分析和顶部位置墙板X，Y两方向附加应变的变化规律。水平拉伸变形通过对基础侧面施加水平荷载由图4，水平拉伸变形作用下墙板上述部位的X方来实现，所得结果为框架附加响应随水平荷载的向上应变的变化速率明显大于Y方向的变化速率，变化规律。而且，墙板底部的附加应变明显大于顶部的附加2．1．1框架附加变形分析应变。随水平拉伸变形荷载的加载，框架柱底和柱顶的

8、附加水平拉伸变形的变化规律见图2所示。一萎g￡＼Q(a)柱底拉伸变形(b)柱顶水平拉伸叫图2地表拉伸变形．框架附加变形关系由图2(a)，底梁的存在大大减小了柱底随水平变形荷载而产生的拉伸变形，内嵌墙板使柱底拉伸变形进一步减小，但没有底梁作用那么显著。对于柱顶附加变形，由图2(b)可以看出，开放式框架柱顶拉伸变形明显大于另外两类框架。然而较之于封闭式框架，内嵌墙板反而略增大了柱顶的拉伸变形。其原因在于底梁的杠杆效应一定沉降篓S／